基于x-ray CT技術的瀝青混合料細觀結構虛擬力學試驗研究.pdf

1、瀝青路面目前是高等級公路的主要路面結構型式，隨著瀝青路面的廣泛應用，設計者遇到越來越多的問題。長期以來，研究者主要采用簡化模型及室內試驗研究瀝青混合料宏觀性能，這種方法花費大量的時間和人力物力，而且無法從本質上解釋瀝青混合料復雜的力學性能。有限單元法雖能從細觀角度研究瀝青混合料，但該方法難以處理顆粒材料接觸問題。本文結合X-ray CT和離散元研究了瀝青混合料細觀結構與宏觀性能之間的聯(lián)系。
　　首先，選取典型混合料AC20、SMA

2、20和SUP20為研究對象，基于X-ray CT掃描和改進的圖像處理技術，獲取瀝青混合料內部結構，然后通過體視學推導二維與三維級配關系，選擇二維縱向截面導入離散元軟件PFC2D中，從而建立瀝青混合料虛擬幾何模型，并利用室內試驗確定模型中的細觀接觸參數，最終實現了單軸壓縮虛擬試驗，從而證明了圖像處理與離散元結合的可能性。
　　其次，通過設計單軸壓縮正交試驗，探究了集料剛度及砂漿粘彈性對瀝青混合料抗壓強度的影響，并利用BP神經網絡結構

3、建立了瀝青混合料宏觀力學性能與離散元中的細觀接觸參數的聯(lián)系。正交試驗的結果發(fā)現集料的法向剛度對三種混合料的單軸抗壓強度均有顯著影響。SUP20及AC20的BP神經網絡誤差小于6％而SMA20的最大誤差達到15％。
　　然后，對單軸壓縮過程中的集料運動特點進行評價，通過質心坐標和長軸表述集料剛體運動及轉動特性，研究發(fā)現集料在受壓過程中先發(fā)生縱向位移然后水平移動。同時還分析了加載過程中砂漿內部接觸力的變化規(guī)律，發(fā)現三種混合料的砂漿在受